摘要：引导学生经历复杂问题解决的学习过程，培养问题解决能力，是深化课程教学改革，发展学生核心素养的内在诉求。核心素养的生成依赖于问题解决学习，复杂问题解决学习是实现知识向能力转化的重要途径。复杂问题是多变量交织、多维度交融、多作用交互的关于客观事物本质、规律与意义的整体性问题。复杂问题解决学习作为以解决复杂问题为目的的开放探索性学习活动，具有开放实践性、强烈意向性、高阶思维性，致力于在实践中培养学生的实践能力。复杂问题解决学习的基本过程是问题理解、知识整合、开放探索与总结反思，有助于全面发展学生的认知能力与非认知能力。引导学生经历复杂问题解决学习，必须让课堂向生动的现实世界敞开，构筑开放性探索的学习情境，将学科知识活态化和综合化，让高阶思维真正发生，立足大概念创设问题链，让学习进阶真实可见。

关键词：核心素养；复杂问题解决学习；真实情境；问题链；开放性探索

面对百年未有之大变局的世界，以知识累积为特征的传统学习方式已不适应培养时代新人的现实需要。《义务教育课程方案（2022 版）》明确提出，“聚焦中国学生发展核心素养，培养学生适应未来发展的正确价值观、必备品格和关键能力”。解决复杂问题的能力是关键能力的重要方面，复杂问题解决学习是培育学生核心素养的本质诉求。什么是复杂问题？如何引导学生经历复杂问题解决学习的过程？这对深化课程教学改革、创新育人方式具有重要的现实意义。

一、复杂问题解决学习的本质

概念学习、命题学习和问题解决学习是学生学科学习的重要组成部分。问题的复杂程度、问题解决学习的完整性、综合性、开放性和创新性不仅体现了学生的学习能力水平，也直接影响着核心素养的达成。学生的核心素养是在解决复杂问题中得以体现的。发展核心素养，必须引导学生经历复杂问题解决学习的完整过程。

（一）复杂问题的本质

复杂问题的根源与人的本质密切相关。马克思认为人的本质是一切社会关系的总和。人生活于现实世界，人与自然、人与他人、人与自我、人与世界，在这种相互影响、相互作用的关系网络之中蕴含着极其复杂的问题，解决复杂问题是丰富人的社会本质，促进人发展的实践基础。

究竟什么是复杂问题？问题由初始状态、目标状态以及二者之间的差距构成。复杂问题的本质在于问题的复杂性。诺贝尔奖获得者普利高津（Prigoine）认为复杂现象非常普遍，但极具重要性，同一个系统可以呈现不同的状态，而不同等级系统又能具有某些共同性质，这些都是区分简单性和复杂性的核心要素。法国著名思想家莫兰（Morin）认为，复杂意味着交织在一起的东西，当不同的要素不可分离地构成一个整体时，当在认识对象与它的背景之间、各部分与整体之间、整体与各部分之间、各部分彼此之间，存在着相互依存、相互作用、相互反馈的组织时，就存在复杂性 。可见，复杂问题由整体、部分、环境及其相互作用构成，是多变量交织、多维度交融、多作用交互的关于客观事物本质、规律与意义的整体性问题。

相较一般问题，复杂问题在问题目标、涉及变量以及问题解决过程方面具有不同的特征，这些都是培养学生关键能力的重要着力点。其一，复杂性，变量数目众多，是区分复杂问题和简单问题以及评估问题复杂程度的重要指标。复杂问题的多变量通常涉及多领域、多学科，为开展跨学科学习提供了实践场域。其二，关联性，复杂问题不仅具有数量众多的变量，而且各个变量之间具有高度关联性，可谓牵一发而动全身。通过复杂问题构建知识结构的系统性联结，能够有效规避知识体系因碎片化而遭受的割裂与分散。其三，多目标性，复杂问题拥有多个待解目标，要分清问题的主次关系。基于核心素养发展要求，复杂问题是创设大概念、大观念、项目式、主题式学习的有效方式，复杂问题解决能够有效整合基础知识，将学习内容分解为一系列子目标，在问题解决过程中形成更深层次的知识理解与内化。其四，模糊性，复杂问题不直接呈现全部变量、变量之间关系和目标等信息。问题解决者需要不断质疑并反思已有的知识和方法，以寻找新的解决方案，这一过程有助于培养问题解决者的批判性思维和创新能力，为有效应对未来的各种挑战夯实基础。其五，动态性，复杂问题的解决过程呈动态性，问题情境会随操作而变化。复杂问题的动态特性要求问题解决者必须在真实情境中进行知识的学习与应用，以便更深入地理解问题的本质及其变量之间的关系，从而理解实践共同体信念并提升实践能力和解决问题的能力。

以如何管理好塔纳兰地区为例，作为一个复杂系统，塔纳兰项目涉及人口出生率和死亡率、老年人口、牲畜存栏量、地下水、植被面积、作物产量、降水、耕地面积等诸多不同种类的变量，每个变量对应待完成的任务目标，各个变量之间均处于紧密的关联之中。比如，地下水供应会影响谷子产量，专供种植谷子的地域又会影响土壤中的降水含量。参与塔纳兰管理的受测者对很多变量信息是不清楚的，比如，不知道当前地下水的供应情况，只能根据降水和植被面积等变量推测。与此同时，所处情境也呈现动态变化趋势，为了防止猴子、田鼠破坏庄稼，大大减少了它们的数量，但是这些小型哺乳动物的减少又导致作为它们食物的昆虫数量猛增。从具体实例我们能够发现，应对复杂问题对于人的综合能力构成了巨大挑战，既需要分析、理解、推理、决策等方面认知能力，也需要非认知能力在一系列困难挑战中的调节作用，只有二者兼而有之，才能实现复杂问题解决。总而言之，复杂问题不是简单的事实性问题，不是形态固化问题，也不是孤立的符号性问题，而是涉及多维度交融、多重变量交织以及多种作用方式交互的系统性问题。杜威（Dewey）所指的问题解决的人中的问题即为复杂问题，它不仅涉及客观事物本身的系统性，还关涉主体与客观世界之间的相互作用关系。由于复杂问题解决对学生存在着知识结构、认知过程、情感态度等方面的系统性挑战，因此复杂问题解决学习是培养关键能力的有效方式。

（二）复杂问题解决学习的本质

引导学生经历解决复杂问题的学习过程，是实现教学之于学生“生长”意义的必然要求。复杂问题解决学习以学生与知识、情境、活动、观念、意义的澄明为根本条件，具备如下质的规定性：第一，从关涉要素审视，复杂问题、知识、学生、教师是构成复杂问题解决学习不可或缺的基本要素，教师是复杂问题解决学习的发起者、引导者、指导者、评估者，学生是解决复杂问题的实施主体，复杂问题作为客体，由多种情境要素构成，学生已有知识是解决问题的基础，新知的获得及应用是解决问题过程中的主要内容和目标，以上要素的共同作用表明复杂问题解决学习是有目的的能力培育活动；第二，从操作程序分析，以解决复杂问题为导向，收集问题信息，表征问题，形成假设，验证假设，评估假设是复杂问题解决学习的一般性程序；第三，从知识的获取及应用考虑，复杂问题解决学习是在已有知识基础上的知识迁移与更新，通过与问题的交互作用获得新知，又在解决问题的实践中验证新知，知识的获取及应用均是在解决问题的实践过程中进行的，有利于知识更好储存于长时记忆系统；第四，从认知与元认知层面来看，有效利用工作记忆，确保推理过程遵循知识结构、逻辑规则与方法，并通过元认知计划、监控、评估都是复杂问题得以解决的有力保障；第五，从非认知因素的角度分析，激发学生解决复杂问题的学习意向，是复杂问题解决学习的动力基础，在教学过程中教师必须充分重视个体学习毅力及自我效能感等非认知因素对于复杂问题解决的调节作用。

复杂问题解决学习与其他学习方式存在显著差异。尽管复杂问题解决学习、探究式学习、项目式学习以及跨学科学习均以问题为起点，强调以学生为主体的知识构建过程，然而，它们之间仍存在着多方面差异。首先，学习目标不同，探究学习要求学生像科学家一样思考问题，以培育学生思维方式和科学认识态度作为主要目标；项目式学习以呈现产品为学习目标；跨学科学习是以打破学科边界的知识融合运用为目标；复杂问题解决学习的目标是培养学生能够应对未来挑战的复杂问题解决能力。其次，复杂问题解决学习多涉及定义不明确问题。问题解决受“算子”（operators）的支配，算子即知识结构，问题具备明确的起始状态、目标状态、算子和限制条件，属于定义明确问题，反之属于定义不明确问题。许多学习方式中的定义明确问题主要作为激发学生兴趣的导入工具和贯穿学习过程的情境线索，难以支撑认知广度、深度的拓展深化。定义不明确问题极易引发学生的认知冲突，其整个学习进程均围绕解决复杂问题展开，知识的理解与运用、经验的获得与更新、思维方式的优化与转变都是复杂问题解决学习发展高阶思维的根本方式。再次，复杂问题解决学习涵括其他多种学习方式。复杂问题使学生直面现实世界挑战，在复杂问题解决过程中既有基于现实世界的探究体验，也包含完成项目必不可少的计划、实施与评估，同时还涉及多学科领域知识的结构整合，问题成功解决便代表知识的获取与应用。总之，复杂问题解决学习基于实践导向，旨在通过解决复杂问题促进学生核心素养发展，从根本上说，“在做中学、在用中学、在创中学”均需建立在复杂问题解决学习基础之上。

二、复杂问题解决学习之于核心素养的价值强度

英国哲学家怀特海（Whitehead）提出，价值强度（value-intensity）是主客体之间本质的、相互的价值不可分离性和价值一致性。复杂问题解决学习之于核心素养生成的价值强度，根植于学生在解决问题的实践过程中建构知识和发展能力。从问题解决到复杂问题解决呈现明显的递进关系，复杂问题解决学习更加强调在真实情境中解决现实复杂问题，整个复杂问题解决的过程便是生成素养表现的过程，对于核心素养的培育具有更为显著的针对性和实效性。

（一）核心素养的生成依赖于问题解决学习

非同于静态的符号知识，核心素养强调知识向能力的动态转化。知识本位的教育教学过于注重知识授受，学生虽然获得大量符号知识，却缺乏应对社会实践的能力和创新精神，难以适应科技飞速发展的社会变革。但素养与知识不同，素养是“知识、能力、态度的统整与融合”，“是人在真实情境中做出某种行为的能力或素质”。从知识本位转向素养本位，不再强调知识数量和形式的机械占有，而是知识如何活态化为个体关键能力。有学者指出，核心素养无法由教师直接教授而成，只有在具体的问题解决实践中培育起来。核心素养超越以往的双基目标和三维目标，更加强调学生在知识、技能、情感态度价值观等维度的全方面发展，尽管素养是隐性的，但是依托问题解决，知识、能力、态度的融合与超越在每一个子问题的推进中都有明确彰显。

问题解决学习与核心素养之间存在着紧密关联。其一，问题解决能力是核心素养的本体论构成基础。问题解决能力作为涵括知识、技能、观念、态度的综合能力，与核心素养所强调的能力具有相同的质的规定性。其二，问题解决学习是实现核心素养发展的方法论基础，如何达成核心素养，远非课堂教学中要求“同学们想一想”等各种表层活动就能达到的，让学习可见，让思维发生，让文化浸润，才是发展学生新时代所必需的学科核心素养，促进学生全面发展的关键路径。总而言之，问题解决学习是一种目标、过程、结果均可见的学习方式，它强调逻辑思维与多向度情境的层进式深化，这不仅是对发展认知结构的回应，也是对素养导向的人应具备正确观念的关切与表达。

知识结构化向知识观念化的演进，构成了问题解决过程中知识向能力转化的内在逻辑。复杂问题解决学习中的知识结构化强调，一方面使碎片化知识成为有机整体，另一方面在问题解决的交互过程中，实现符号结构向个体认知结构的演变。首先，情境整体性的发展脉络将知识整合为一个连贯且具有逻辑性的结构体系，实现知识从点到面的拓展。再以塔纳兰项目为例，管理者必须综合考虑植被、动物及其食物链的关系，以及这些生物群落如何受到人类活动（如耕地、降水调控）的影响，有效解决上述问题不仅能够促进学科内部知识的有机融合，还实现了地理学与生物学之间的跨学科知识整合。其次，认知结构化强调在个体已有图式基础上新知与旧知的交互与整合，同化与顺应是构建认知结构化的核心机制。图式作为一种概括性认识，代表个体认知结构，是人脑中已有知识经验的网络。面对复杂情境刺激，个体根据问题信息在长时记忆中提取与问题相关的图式，如果已有图式能够应对问题，就会发生认知同化。复杂问题因其固有的复杂特征，同化无法完成问题解决，必须通过改造或者重组图式方能应对复杂情境刺激，此时个体认知结构已发生了质的变化，在与复杂情境交互作用中发生了认知顺应。认知神经科学研究发现，我们的大脑不断从环境中吸收信息，以优化其图式结构，详细的情境记忆对于图式更新具有重要价值。

知识观念化是继知识结构化之后更高层级的素养表现，是将知识转化为能力的有力证明。“学科观念是核心素养的内在要素”，是“关于客观世界的基本判断和主要观念”，知识观念的形成建立在对概念的结构化理解基础之上，依赖于对概念间关系的逻辑推理。问题的现实情境有助于抽象概念的理解和多个概念的系统性联结，个体在对知识的结构性把控中便会逐渐形成对某一领域或某一问题的基本判断和观念。此外，问题解决是一个基于概念的逻辑推理过程，学习者不仅通过逻辑推理来解决问题，还能深入探究和发现概念之间的内在联系与规律，从而更深层次地生成知识观念。知识观念还会最终演变成为具有高度概括性和统领性的学科观念与学科思想，学科观念生成的最终阶段是从观念体系的抽象概括走向学科思想形成，学生对知识结构与观念体系进行群集化与抽象化加工后，从而建立起富有理性与逻辑、思维与方法、价值与态度的学科思想。诚然，知识观念化意味着结构化的知识体系已内化为个体的思想观念，实现了知识向主体素养的创生性转化，这也是核心素养发展对于知识学习的根本诉求。

（二）复杂问题解决学习的价值之维

复杂问题解决学习的内核是运用知识进行问题解决，强调在问题解决过程中构建知识的结构化体系并向更高层次的知识观念进阶，依据复杂问题的特性以及问题解决的实践过程，复杂问题解决学习在培养核心素养关键能力方面具有更为直接的现实意义。

第一，复杂问题解决学习作为一种开放探索性学习活动，具有开放实践性、强烈意向性、高阶思维性，致力于在实践中培养学生应对未来不确定性挑战的必备能力。首先，复杂情境等同于复杂问题，复杂情境是问题之所以复杂的根本原因。情境涵盖了多方面多视角多维度的不确定性因素，充满了变化与未知，它为学习者提供了一个广阔而多元的探索空间。例如，在MORO（一种模拟萨赫勒地区半游牧部落的模型）系统模拟过程中，参与者受限于当前状况，拒绝扩展农作物和牧场的面积，却忽略了其他措施可能导致牛群数量急剧增加的风险。可见，在处理复杂问题和动态决策过程中必须重视情境的动态变化特性，应以发展的眼光预判情境变化的可能性。在这种开放性的实践过程中，学生不再是被动的知识接受者，而是成为主动的知识建构者。其次，情境不是单纯的背景环境，而是人本质的派生产物，表现为一种主客体相互融合的存在状态，是构成复杂问题的核心要件。人的需要具有强烈意向性，是情境活动变化的基准。人的需要作为人生命活动的内在根据和存在方式，受多种社会条件的制约和影响。再次，关系是情境的重要表现形式，情境是关涉人与外间世界综合在场的复杂关系，这种关系既是客观存在的，也是隐含的，唯有置身其中，人才能厘清并理解这些复杂关系。学生在这种多维度、多层次、多变量的开放性情境限制中运用已有知识和经验，创造性地作出决策并解决问题，有利于全面发展高阶思维。

以现实问题为例，面对青年人失业这一问题情境，一个好的问题解决者最感兴趣的是情境背后的多重因果关系，提出最多的是“为什么”一类问题：有多少人失去了工作？为什么不到别的社区去培训？各个企业有多少准入名额？青年人当下的职业目标和兴趣有哪些？男女青年是否不同等等。在这一开放的社会情境中，需要综合考量求职意向、人才培养、市场供需、社会福利、社会氛围等诸多要素，每一具体事实均代表不同的知识概念。学习者以问题解决为目标，基于已有知识经验构建问题解决的系统框架并在策略调整中获取新知，以具体的事实检验知识结构及其推理的有效性，正是在应对多维度多层次不确定性因素过程中发展高阶思维。诚然，现实世界充满了不确定性挑战，现实情境中的问题大都属于定义不明确问题，让学生在真实情境中应对复杂问题挑战，便是实现“学生作为完整的、现实的人对现实世界的自觉融入、主动交往和深度参与，这既是认知的，更是实践的。”

复杂问题解决学习强调在真实情境中应对错综复杂的问题，这是学生核心素养发展的必经之路，因为只有真实情境与复杂任务的双重介入，指向素养的学习才能得以实现。OECD（经济合作与发展组织）明确提出，素养是在特定情境中，通过使用和调动心理社会资源（包括技能和态度），以满足复杂需求的能力，而不只是知识与技能。一方面，复杂情境为知识与技能提供了得以联结、整合并应用的实践场，碎片化的知识在真实情境的问题解决过程中得以生动联结，形成系统性的认知结构。因为情境作为问题产生的场域与表现形式，决定了问题的性质和特点，复杂问题解决不仅要在特定范畴中全面且深入剖析情境中的各个变量及其相互关系，还要充分考量与情境形成映射的系统知识结构。问题情境中的知识不是粒子化的存在形式，而是依托情境在场的合理性与合法性，每一情境嬗变都是对知识广度与深度的拓展并深化。学习者通过解决问题主动建构知识，实现知识结构化向观念化的转变，这也是复杂问题解决使用并调动心理社会资源培养关键能力的内在逻辑。另一方面，人类学家提出情境代表一种“实践共同体”的需求，在情境中的学习就是逐步实现符合共同体规范、构建实践共同体的过程，成功应对复杂问题势必需要梳理情境要素、明晰情境条件、达成情境要求，这些都是个体理解并内化情境共同体规范的过程，不但能够提升实践能力，同时也促进了人的社会化发展。

第二，认知能力与非认知能力共同构成了核心素养中的关键能力。核心素养是个体内在的能力素质，但是具有外显的表现形式。表现属性是核心素养的基本属性，表现与素养是“外”与“内”“形式”与“内容”的关系。复杂问题解决学习的基本过程包括问题理解、知识整合、开放性探索与总结反思，这些都是生成表现性素养的重要环节，对于个体认知能力与非认知能力的发展具有显著作用。有学者指出，核心素养是人解决复杂问题和适应不可预测情境的高级能力和人性能力。可见，复杂问题解决的基本过程不仅明确了个体所需的关键能力，而且为关键能力的培养提供了极具针对性的实践场域。

复杂问题解决学习为学生的认知能力发展提供了完整场域。与复杂问题解决学习紧密相关的认知能力是工作记忆与推理。一方面，工作记忆的信息处理能力是复杂问题解决能力中至关重要的组成部分。工作记忆作为解决复杂问题最为关键的记忆枢纽，不仅仅有储存信息功能，同时也负责信息加工、将问题信息与长时记忆系统中储存的信息（已有知识经验）有效联结、决定信息遗忘或储存等工作。可以说，问题解决的分析、推理、决策等都是靠工作记忆完成的。但工作记忆最大的局限在于仅有5—9个信息单元的存储空间，面对复杂问题的诸多变量信息以及伴随情境动态变化的复杂态势，这些均对工作记忆有限的容量提出了挑战。有研究表明，只有减少复杂问题解决过程中所涉及的脑力劳动，才能有效监测并预防不准确以及认知负荷过高的负面影响。意义组块是利用工作记忆空间的有效方法，若要成功应对复杂问题必须建立在意义组块基础之上。将复杂问题涉及的诸多变量信息分类统筹，分割成不同的意义单元，用大的信息单元代替众多小的信息单元，各个变量和信息均有自己的专属范畴，有利于极大程度降低工作记忆负荷，有效提升工作记忆执行功能和复杂问题解决能力。当个体具备高效的信息处理能力时，便能在现实世界所面临的不确定性和模糊性的挑战中，快速识别问题的核心矛盾，并据此制定出有效的解决方案。

另一方面，复杂问题的解决实质上就是一系列基于推理的决策过程。研究显示，在复杂问题解决模拟系统测试中，个体的学习能力与知识的获取之间存在密切联系，而抽象推理能力对于解决复杂问题具有显著的正面影响。从复杂问题表征开始，在分析问题构成要素的基础上与已有经验图式类比形成问题空间，基于概念与理论的演绎实现抽象知识与真实情境的活态化联结形成问题假设，最后以合理且合逻辑的情境证据获得结论验证假设，每一子问题的深化与推进都是应用推理进行认知性实践的过程。杜威明确提出，思维活动不像绞肉机那样，把所有材料漠然地做成可销售的商品，思维是一种力量，它把紧随具体的事物所激发的各种联想结合起来并连成一体，思维的成长是通过对问题的逻辑组织。学习者在问题解决过程中，需要不断地对各种问题信息及不同概念间关系进行逻辑上的评估与整合，以确保推理过程的正确性和有效性。研究发现，复杂问题解决与学业成就呈显著正相关，个体复杂问题解决能力能够预测学业水平范围。认知能力作为决定学业表现的重要因素，通过培养学生的复杂问题解决能力能够有效提升学生的认知水平。其实，整个复杂问题解决过程都是培育认知能力的实践场域，因为每一步骤都涉及了思维的发生，在此过程中学生的逻辑思维、批判性思维均获得了显著提升，这些思维品质都是培育核心素养的核心要义。

核心素养强调学生应具备的、能够适应社会发展和终身发展需求的必备品格和关键能力。自我效能感是发展核心素养的基础，具有高自我效能感的学生在面对困难时坚信自己能够完成学习任务并取得成功，有助于促进核心素养的形成和发展。学习毅力是核心素养的重要组成部分，只有具备坚定的学习毅力，学生才能在面对困难和挑战时保持积极的学习态度，不断追求进步。复杂问题解决学习对于学习毅力与自我效能感的培育具有得天独厚的优势。毅力人格包含反映缺乏毅力、轻易放弃的负面维度，以及关于富有毅力、追求卓越的正面维度。自我效能感强调人对自身能否利用所拥有技能去完成任务的自信程度，而学生对自己解决复杂问题成就水平的感知，是其获得自我效能感的最基本、最重要的途径。复杂问题对于学生而言既是一种挑战，也是提升能力的机遇。动态变化的问题情境、相互冲突的任务目标，以及相互依赖的变量关系作为复杂问题的典型特征，共同构成了挑战个体能力的条件。但更为关键的是，复杂问题解决学习为学习毅力与自我效能感提供了积极的正反馈。将复杂问题分解为一系列逻辑紧密、由浅入深、由易到难的问题链条，从起始的“最近发展区”到复杂难度的顶峰，问题链中每一个问题都是上一个已解决问题的“最近发展区”，每一个子问题的解决都为学生提供了及时且明确的反馈与成功体验，这对于有效提升学习毅力水平和自我效能感具有积极的促进作用。

三、复杂问题解决学习的促进策略

面对日益复杂、相互联系和不可预测的世界，核心素养导向下的复杂问题解决学习具有十分重要的使命，引领学生应对现实世界中的复杂问题，确立知识结构化体系，构建系统性认知结构，发展学生将所学知识、技能应用于新的、难以预测的情境的能力，有助于培养学生应对未来世界不确定性与复杂性挑战。

（一）让课堂向现实世界敞开：构筑开放性探索学习情境

复杂问题解决学习要求打破封闭的学科知识边界和以解决符号问题作为思维训练方式的陈旧样态，强调知识的实践境脉必须扎根于生产生活实践的现实世界。用现实情境来映射知识结构，呈现情境脉络中有知识结构、知识结构中有情境脉络的知识活态化应用态势。研究表明，能够正确理解并描述问题结构的问题解决者，才能实现从知识获取到知识应用的有效转换，即知识的获取和应用均来源于现实问题的有效解决，这就要求学生依托问题与现实世界展开更深的交互作用，超越情境发现问题指向和知识结构，在复杂情境的每一个动态变换中使学生理解世界、理解社会、理解所处的环境，同时也更好地认识他者与自我。理解基于概念理论法则与变化的开放性外间世界，使学生通过建构知识与现实世界的交互关系，发展应对未来世界挑战的关键能力。

复杂问题解决学习作为筑牢课堂与现实世界关联的实践载体，必须确保复杂问题是来源于开放性探索学习情境。它不是指将课堂置于外间世界，而是提供“类世界”“微型世界”情境模型，将问题提炼并镶嵌其中，毕竟知识来源于现实世界，还要内化为个体知识再回映于现实世界。面向现实世界的复杂问题情境设计需关注以下几个方面：第一，问题的发展性。从宏观上看，问题促进人发展的根本动因在于满足人的需要，情境设计的出发点必须确保通过解决问题能够满足人的物质或精神需要。从微观上看，聚焦某个科目或者主题核心内容，应以课程标准与知识学习目标为基准，以如何在实践中获得并应用知识作为问题的情境主线。第二，问题的有效性。情境的发展脉络是知识内在结构的有效映射，必须确保情境中呈现的主次矛盾和发展趋势符合知识的逻辑结构以及经验的合理性。第三，问题的现实开放性。现实性意味着以现实存在为原点，向学生提供能够与其建立关联、可感知和体验的真实情境，开放性则要求秉持情境的未知性和动态变化特性，强调能够在应对这种动态变化中建立知识的结构思维，能否充分利用和调动心理社会资源是判断情境是否真实且有价值的重要依据。第四，问题的复杂性。动态变化是复杂问题的最主要特征，情境设计时要充分考虑容易引发动态变化的操作策略、情境变化以及个体心理变化等多重因素，以稳固的知识结构化体系作为核心主干建立具体的情境枝桠。问题情境远非单纯的感性材料，而是需要教师进行全面而细致地规划和推敲，以确保其合法性、逻辑性以及对学生发展的现实意义。

以科学课“我们的饮用水有多安全”这一问题为例，由于问题的现实开放性以及数量众多且相互作用的情境要素，尽管只有简短一句话，却属于典型的复杂问题。饮用水安全问题与学生的日常生活密切相关，解决这一问题有利于更好维护人的健康，对人的发展性是问题创设的前提。饮用水安全涉及的知识是跨学科的大概念知识，从地球科学中的水循环、物理学中的元素、化合物和混合物、科技工程学科中的测量与科学研究方法，到生物学中生态系统会随时间发生改变，所有情境的发生与演变均是对大概念及其下属子概念的显性描摹，充分确保了复杂问题的有效性。该问题关涉多个学科领域知识，相应地，情境要素数量众多，从不同时间降雨量、家庭水井与地方湖泊的水质情况，到水体酸碱度随季节变化，以及相关社区政策等，情境信息覆盖多领域、多层面，且部分要素之间存在显著的交互作用，这些均显现了复杂问题的开放性与复杂性特征。可见，现实问题远比常规封闭问题复杂得多，学生在解决复杂问题时必须建立知识与现实的统一、学科概念系统之间的统一、认识系统与实践系统的统一，当学生成功解决现实生活中的复杂问题，毫无疑问，这对于他们应对未来世界不确定性挑战具有积极意义。

（二）将知识活态化：让高阶思维真正发生

高阶思维的发生必须建立在知识结构向个体认知结构转化的过程中，这是一个依赖复杂问题解决动态生成的过程。奥苏伯尔（Ausubel）认为，认知结构就是个体头脑里的知识结构，但知识不是点状或者单一平面化的，而是由概念与原理建立起来的知识网络和意义网络，知识结构体系的确立是重建学生认知结构的基础。布鲁纳（Bruner）的知识结构主义理论认为，知识是具有内在联系的结构体系，基本概念与原理是构成知识结构的重要因素，整体性与层次性是知识结构的两种联结方式，整体性强调知识内部的各个概念原理紧密相连成为一个有机整体，层次性强调以知识的核心概念为统领，实现与其他分支概念的联结以及不同情境应用中的有效迁移。复杂问题解决是一个信息加工过程，根据布鲁纳知识结构特征与信息加工方式，将知识结构活态化为个体认知结构需遵循自上而下与自下而上原则，两种方式双向交互重塑个体认知结构。

首先，以知识结构的内在关联为核心，自上而下确立认知结构空间。不是单纯地将多学科领域知识汇集在一起，而是将复杂问题解决所需的全部知识图式进行有机整合，旨在构建一个基于情境发展脉络的图式联结网络。核心概念作为构建认知结构的基础，要明确学科的核心概念、原理和定律，以核心概念为中心，将相关的概念、定律、原理进行组织分类，运用思维导图、图表等可视化工具呈现知识框架，要充分揭示不同学科领域知识之间的结构性关联。围绕问题解决而形成的认知结构是一种稳固的认知图式，它抽离问题情境凝集成为一套类别以及类别的编码系统，是一种知识互涉的系统结构，是超学科存在的知识网络模型，能够有效迁移到相同性质的问题中。自上而下的系统性知识结构为问题解决提供了整体的理论框架与解决思路，用来理解并解释情境信息，能够有效对抗由复杂问题众多变量所引发的认知负荷以及点状知识的离散性，形成问题解决框架的同时，也构成了个体认知结构。伴随情境的发展变化以及个体经验的积累，这一认知结构也会拓展并优化，成为更加容易提取的知识观念。

其次，以知识结构的迁移应用为核心，自下而上建构认知结构。尽管在问题解决的初始阶段，学习者对情境刺激的感知觉会形成自下而上的加工方式。但是在知识系统结构形成后，自下而上的认知建构则是以系统结构为指导，针对单一知识图式抑或少量图式的联合，强调在具体事实中理解知识的本质、构成、应用、价值和边界，通过情境验证构成知识结构的各个要素，自下而上地逐步整合成系统结构。为什么自下而上的知识建构要从情境入手？因为情境代表事实性知识，是形成概括性知识结构的基础，也是个体建构知识、实现已有知识经验迁移的必经之路。而且，知识图式的结构脉络与情境事实紧密关联，是一种非常有效的意义编码方式，能够使知识快速储存于记忆系统成为稳定的认知结构。认知心理学研究表明，当“神经元间的连接越多，牵涉的神经区域越大，新的信息就越能牢固地储存于长时记忆中”。总之，在复杂问题解决过程中两种信息加工方式形成了一个动态平衡系统，自上而下知识结构的统摄联结与自下而上情境的编码赋值共同构成了认知结构发展的基础，双向交互共同致力于高阶思维能力的培养。

（三）立足大概念创设问题链：让学习进阶可见

大概念作为统整学科知识结构的核心概念，是复杂问题解决学习创设问题链的核心依据。大概念是知识体系中居于核心地位的概念、原理或方法，具有统领一般概念作用，揭示了学科知识的本质与学科知识之间的结构性关联，能够有效迁移到性质相同的问题解决中。复杂问题解决尽管涉及多学科领域知识，但是具有明确的问题范围与知识指向，从情境透射问题解决需用的知识能够发现，复杂问题解决就是要使学生掌握能够联结不同学科知识结构的核心概念，实现超学科的知识活态化的应用与理解。例如，“能量”是物理、化学、生物三个学科的核心概念，围绕“能量”这一核心知识创设复杂问题，能够有效联结多个不同学科，从而形成基于“能量”的跨学科知识结构体系。核心概念、核心知识的掌握无法一蹴而就，必须将复杂问题细化为一系列问题链，通过逐一解决由表及里的问题进入核心概念的本质。问题链是一组有中心、有序列、相对独立而又相互关联的问题。以大概念统摄复杂问题的问题链设计，就是个体基于知识的系统结构分解复杂问题、在各个具体情境中主动建构知识的过程，在这种层进式的思维深化过程中实现可见的学习。

基于大概念的问题链设计必须突出大概念的层级结构。根据埃里克森（Erikson）知识结构模型的划分，知识分为两个层次五个层级，分为事实性知识与概括性知识两个层次，事实性知识由事实和主题构成，概括性知识由概念、概括与理论构成。大概念作为概括性知识中最高层级的理论，主要建立在事实性知识基础上，通过概念与概括建立概念的联结，形成了具有统领性的大概念。因此，概念的层次结构为跨学科大概念—学科大概念—学科子概念—主题—事实，问题链设计就要遵循这一层级顺序。但是问题链设计与问题链解决却是截然不同的逻辑起点。一方面，问题链设计必须遵循从宏观到微观、从抽象到具体的层级顺序，这是以大概念为统领自上而下的概念细化。具体而言，首先要深入分析情境，识别并提炼出复杂问题解决所需的核心概念，然后将核心概念细化为一组序列化的子概念，为了更好地理解子概念，每一子概念都应辅以与问题解决相关的事实和主题。另一方面，问题链解决则要遵循从情境化到去情境化，从具体到抽象的问题排列方法，每一问题都要有相应的情境事实。这是一个起始于特定情境、自下而上的问题解决过程，坚持由浅入深、由易到难原则，以逐步实现从现象到本质的深入理解。复杂问题解决学习中基于核心大概念创设的问题链，具有紧密的逻辑结构和情境结构，通过环环相扣的问题解决活动，使学生在真实情境中进行充分的知识建构。

以政史地跨学科问题为例，“中国对非洲的投资是不是西方媒体所说的新殖民主义？”大概念是支撑整个问题的基础，对问题情境进行抽象化处理，将问题情境与学科知识有机整合，提炼的大概念为“构建人类命运共同体”。为了引导学生逐步深化对问题的理解与解决，要将大概念细化为与问题解决紧密相关、更为具体且易于操作的子概念，同时注意保持连贯性与逻辑性，以确保每个子概念都是对大概念进一步的阐释与说明。历史科子概念是“时空观念”和“历史解释”，以阐释“殖民主义”这一概念的内涵与特征；地理科子概念是“区域认知”和“综合思维”，通过理解区域差异探讨中非合作的可行性与必要性；政治科的子概念是增强“政治认同”“公共参与”，培育“科学精神”。为了更好地理解子概念，通过主题和事实融合的方式呈现子概念，使问题解决者在具体情境中解决实际问题。例如，历史科问题“比较中国对非洲的投资与15世纪中期到18世纪末殖民主义有何不同？”地理科问题“中非不同区域在资源禀赋、经济发展阶段和需求上的差异，是如何促进双方形成紧密合作关系的？”政治科问题“非洲国家在接受中国投资后，是否出现了更加积极的政治参与和更加稳定的政治环境？非洲民众在中国投资的项目中是否获得了更多的就业机会、教育资源和社会服务？从而增强了他们对社会事务的参与意识？”从上述不同学科的具体问题能够发现，每一问题都凝集着各个学科的子概念，学生无法直接习得抽象概念，但是将概念镶嵌于具体现实有助于学生理解并建构概念，通过各个切片式子概念的结构性关联，能够完整呈现核心概念的系统结构，这对于学生有效应对复杂问题至关重要，同时也实现了从知识结构向个体认知结构的创生性转化。

(本文刊发于《山东师范大学学报》（社会科学版）2025年第1期。作者郭元祥为华中师范大学教育学院教授、博士、博士生导师，教育部长江学者；付嘉伟为华中师范大学教育学院博士研究生，大理大学教师教育学院讲师。本文为教育部人文社会科学重点研究基地重大项目“指向核心素养的课堂学习研究”（22JJD880026）的阶段性成果。)